科技日报记者 付丽丽
6月19日5时，辽宁省朝阳市上空浓云密布。“海燕”Ⅱ型无人机自朝阳机场飞往渤海湾区域，“捕获”一场即将到来并与东北冷涡密切相关的雨。这是气象部门首次实施大型无人机东北冷涡观测试验，旨在进一步提升天气预报精准度与灾害预警能力，同时推动低空经济商业化场景及公共服务场景应用。
中国气象局沈阳大气环境研究所副所长李得勤介绍，东北冷涡属于中高纬度地区的大尺度大气环流系统，其气流呈逆时针旋转，核心区域温度显著低于周边环境，通常出现在北纬35°—60°、东经115°—145°范围内。根据气象标准，当500百帕高空出现持续3天及以上的气旋性涡旋时，即被判定为东北冷涡。
东北冷涡在春末夏初（5—6月）最为活跃，其形成机制是极地冷空气随西风带低压槽南下，在高空（500hPa附近）形成冷性切断低压。该系统受蒙古高原和东北平原地形阻滞，加之西风带引导气流较弱，易形成滞留性较强的天气系统，常伴随持续低温、强对流和降水天气。“在冬季，东北冷涡还与大范围的寒潮天气密切相关。”李得勤强调。
“东北地区约30%的短时强降水、50%的雷暴大风、80%的龙卷风都与东北冷涡有关。”中国气象局东北冷涡研究重点开放实验室观测试验团队首席袁潮说，东北冷涡诱发的中小尺度对流系统具有局地性、突发性、反复性、不对称性等特点，导致预报员对其引发的灾害性天气的强度、落区、时间等把握难度较大。
“这是世界性气象难题之一。”辽宁省气象台首席预报员周春晓介绍，地面观测站网和高空探空站点的空间密度有限，难以精准捕捉到冷涡内部精细尺度的结构和对流触发前的环境变化。利用无人机观测东北冷涡，如同为预报员装上了“超级显微镜和透视眼”，可更清晰立体地洞察它的“内部秘密”，从而提升预报员把握天气脉络、精准预警灾害的能力。
据介绍，中国气象局气象探测中心联合辽宁省气象局此次利用“海燕”气象专用无人机搭载机载下投探空系统、激光测风雷达和云雷达等，针对海洋、复杂地形和对流敏感区开展机动探测，航程约400公里，共投放4枚探空仪，累计获取约5000条有效观测数据，于6时55分返回。
通过无人机下投探空获取的冷涡内部及关键区域的高分辨率温湿压风垂直廓线，能更准确地诊断水汽输送通道、低空急流精细结构、对流不稳定能量分布等信息。经应用评估，本次下投的探空数据，基于东北区域数值预报模式快速同化后结果表明，一定程度改善了模式降水预报性能。
“这将直接帮助我们精确定位暴雨中心、预测强降水强度，并识别强对流天气的触发条件和落区，从而提高气象灾害的预警时效性和准确率。”袁潮说。
辽宁省气象台利用本次获取的高分辨率垂直廓线、云结构及风场数据，结合风云四号B星、移动激光雷达等数据，迅速进行天气诊断和分析。周春晓表示，无人机观测东北冷涡，对开展预报工作具有基础性、突破性推动作用。预报员可提前识别有利于强对流天气发展的环境条件，如不稳定能量的积累、垂直风切变的增强等，便可提前发布强对流天气预警信息，为公众和相关部门争取更多应对时间，减少灾害损失。
